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为提高效费比,常规弹箭的制导已经成为各国军事研究重点。滚转稳定捷联导航是滚转稳定弹箭制导化的重要研究方向。其实现关键是研制滚转稳定陀螺伺服平台(Roll Stabilized Gyro Servo Platform,RSGSP)。RSGSP功能是使平台上的惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)隔离弹体相对于惯性空间的高速旋转,为IMU提供平稳的测量环境。弹体飞行特性要求 RSGSP能够在大加速度和高转速下精确跟踪弹体转速、能够抵抗外界剧烈变化扰动以及能够满足常规弹箭小尺寸、低成本要求等。论文基于动态滑模控制技术,重点从陀螺的抗饱和输出、增强系统抗扰动能力以及提高系统控制精度等方面进行了相关研究。主要研究贡献为: 针对RSGSP系统陀螺稳定跟踪模式下的陀螺输出饱和问题,提出了一种抗饱和动态滑模控制方法。将陀螺输出饱和问题转换为平台速度限制控制问题,按照平台速度限制值将系统控制分为平台角度控制和平台速度控制两部分。在平台速度限制值范围内,采用PID动态滑模的平台角度控制;当平台速度超过限制值,采用恒速动态滑模的平台速度控制。经过滑模面切换,实现平台速度限制控制,从而解决陀螺输出饱和问题。动态滑模面和自适应控制律的设计,减小了滑模抖振,仿真结果显示本方法可行和有效。基于上述抗饱和动态滑模控理论,在RSGSP系统的位置锁定模式下,实现系统限速下位置控制,仿真和实验结果表明所提方法合理可行。 针对RSGSP不确定性扰动影响,提出一种自适应非奇异快速终端动态滑模RSGSP控制方法。采用快速终端滑模技术来设计动态滑模面,加快动态滑模面收敛速度,形成非奇异快速终端动态滑模RSGSP控制方法。通过自适应控制律估计RSGSP系统的不确定扰动上界来进一步削弱抖振,并进行稳定性分析。最后仿真结果表明所提方法抗扰动性能强且抖振较小。 针对矢量控制中的电流PI解耦影响RSGSP系统控制精度和鲁棒性问题,提出了基于自适应径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络的RSGSP动态滑模控制方法。综合考虑电流解耦和平台稳定控制,设计动态滑模器来增强鲁棒性。并利用RBF神经网络估计系统扰动的上界,抑制包括电流耦合项在内的系统扰动,实现控制解耦。仿真结果表明,所提方法合理可行,对系统扰动具有较强的鲁棒性。 最后,采用DSP控制芯片,基于三环PID控制策略,建立RSGSP实验系统,并对RSGSP进行性能测试。实验结果表明RSGSP控制系统能够满足性能指标。为进一步提高系统的抗扰动性能以适应实际应用需要,提出基于负载和速度补偿的复合PID控制方法,并进行理论分析和实验验证,结果表明补偿控制能够提高控制精度和抑制扰动。